Nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Blochứng khoán board từ nguyên liệu gỗ Bồ đề

s s2 sk EX S% P% C(95%) sk Độ ẩm Polyvinyl acetate Urea – formaldehyde Độ nhớt áp suất ép Nhiệt độ ép Thời gian ép Trị số lớn nhất Khối lượng thể tích cơ bản Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo trượt màng keo Trung bình mẫu Sai tiêu chuẩn Phương sai mẫu Sai số trung bình Độ lệch Độ nhọn Hệ số bíên động Hệ số chính xác Sai số tuyệt đối của khoảng ước lượng Chiều dày màng keo % mPas MPa 0C Giây g/cm3 MPa MPa % % % g/cm3 μk Lời nói đầu Sau khi hoàn thành chương trình lý thuyết khoá học 2003 – 2007 để đánh giá kết quả học tập và rèn luyện trên ghế nhà trường, kết hợp giữu lý thuyết và nghiên cứu thực tiễn, được sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trường Đại học Lâm Nghiệp, của ban chủ nhiệm khoa Chế biến lâm sản. Tôi tiến hành nghiên cứu khoá luận. “ Nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Block board từ nguyên liệu gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis – Pierre) ” Sau thời gian nghiên cứu, bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Ths. Phan Duy Hưng và các thầy cô giáo trong khoa cũng như các bạn đồng nghiệp, tôi đã hoàn thành khoá luận này. Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Công nghệ – Công nghiệp rừng và phòng thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản, đồng thời xin chân thành cảm ơn cán bộ công nhân nhân viên của trung tâm, các thầy giáo, cô giáo trong khoa đặc biệt xin cảm ơn thầy giáo Th.s Phan Duy Hưng và các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi nghiên cứu, thu thập tài liệu và số liệu để tôi hoàn thành khoá luận tốt nghiệp. Trong quá trình làm khoá luận này, mặc dù có sự cố gắng nỗ lực của bản thân nhưng do để tài còn mới và thời gian có hạn nên khoá luận không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! đặt vấn đề Những năm gần đây ở nước ta do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, sự gia tăng không ngừng của dân số, mức độ đô thị hoá ngày càng cao làm tăng nhanh nhu cầu về gỗ. Trong khi đó, diện tích tự nhiên đang bị thu hẹp dần, trữ lượng ngày càng giảm. Ngành công nghiệp Chế biến lâm sản đứng trước thực trạng bị thiếu nguyên liệu trầm trọng. Vì vậy, việc chuyển đổi sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất là một hướng đi đúng đắn. Các hướng nghiên cứu nhằm phục vụ mục đích này là: tìm nguyên liệu mới, tìm kiếm sản phẩm mới cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có và đổi mới công nghệ. Một trong những giải pháp đó là tạo ra các loại hình ván nhân tạo như: ván ghép thanh, ván dán, ván dăm, ván sợi. Việt Nam là một quốc gia nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của nhiều loại cây, trong đó có cây Bồ đề (còn gọi là cây cánh kiến trắng), có tên khoa học là (Styrax tonkinensis – Pierre) là loại cây gỗ thân thẳng, tròn, có màu trắng, giác lõi không phân biệt, thớ thẳng mịn, tỉa cành tự nhiên tốt, tán lá thưa, rễ cọc phát triển yếu song rễ bàng phát triển mạnh. Khối lượng thể tích là 0,41 g/cm3, pH=6,2. Gỗ Bồ đề có hàm lượng Cellulose khá cao từ 47 – 49%, hàm lượng lingin thấp 22,3%. Vì vậy Bồ Đề được làm nguyên liệu cho ngành sản xuất ván nhân tạo (ván dăm, ván dán. ván sợi…). Cây gỗ cao trung bình từ 20 – 25m. Cây Bồ đề 3 tuổi có thể đạt chiêu cao 9 – 10m, và sau đến 8 – 10 năm đã có thể khai thác với trữ lượng khoảng 100 – 150 m3/ha/1năm, đường kính ngang ngực 25 – 30cm, tập trung 80% ở tầng mặt từ 0 – 20cm. Cây Bồ đề lần đầu tiên được các nhà thực vật học người Pháp phát hiện ở Bắc bộ và công bố trong “Thực vật chí Đông Dương” từ trước cách mạng tháng 8/1945 cây Bồ đề phân bố tập trung ở thượng nguồn sông Mã, ngoài ra còn ở các tỉnh Lạng Sơn, Thái Nguyên, Bắc Kạn, Hoà Bình, Thanh Hoá, Nghệ An… Thích hợp khí hậu có nhiệt độ trung bình năm 19 – 230C. Sống được ở nơi có nhiệt độ từ 15 – 260C có thể chịu được nhiệt độ thấp nhất -40C tới cao nhất +450C nhưng chỉ trong thời gian ngắn. Lúc còn nhỏ chịu rét khá nhưng không chịu được nhiệt độ cao, cây con dễ bị chết nóng. Thích hợp nơi có lượng mưa 1.500 – 2.000 mm, tốt nhất là trên 1.700mm, không có mùa khô thật rõ rệt hoặc mùa khô kéo dài quá 3 tháng. Độ ẩm không khí trung bình năm từ 85 – 88%, ít ảnh hưởng của gió Tây Nam. Bồ đề sinh trưởng tốt trên đất Feralit vàng hoặc đỏ vàng phát triển trên đất mẹ phiến thạch mica, phiến thạch sét, grai… thích hợp nhất trên phiến thạch mica, sét đất sâu ẩm tốt thoát nước, thành phần cơ giới nhiều mùn, có tính chất đất rừng không thích hợp đất nghèo xấu, ướt trũng, đá vôi, đá ong… Cây ra hoa tháng 3 – 4, quả chín tháng 9 – 10 khi chín quả chuyển từ màu xanh sang màu bạc có điểm phớt trắng, phần đầu quả có vết nứt, vỏ nâu đen thẫm hoặc vàng da bò. Trên thế giới, cây Bồ đề được sử dụng rộng rãi và lâu đời như làm ván phủ bề mặt, ván ghép thanh, ván dăm, ván sợi… Gỗ được sử dụng làm ván mỏng thường có khối lượng thể tích trung bình γ = 0,4 – 0,6 g/cm3 mềm, thường những loại cây gỗ này có công cắt bé. độ dẻo dai cao, đồng thơì về mặt hình học gỗ phải tương đối tròn đều và thẳng như: Trám, Xoan, Ràng ràng, Vên vên, Sồi trắng… Trong đề tài này ván mỏng dùng phủ mặt được sử dụng là gỗ Sồi trắng thuộc nhóm VII có tên khoa học là Pasania hemisphaerica – Hickel et Camus sản xuất theo phương pháp bóc. Sau khi sấy ván mỏng đạt độ ẩm 8 -10%. ở Việt Nam, tuy đã có một số công trình nghiên cứu về loại cây này trong lĩnh vực sản xuất ván nhân tạo như: ván dăm, ván dán, ván ghép thanh và đưa ra những kết luận hết sức quan trọng về việc sử dụng gỗ Bồ đề làm ván Blockboard như: gỗ có thể làm nguyên liệu cho ván ghép thanh dạng Blockboard. Tuy vậy khi sử dụng gỗ Bồ đề làm ván Blockboard cần nắm rõ được tính chất cơ học, lý học để có các giải pháp sau: - Thay đổi các thông số công nghệ của chế độ ép như: áp suất ép, nhiệt độ ép hay thời gian ép. - Thực hiện nghiên cứu trên một số loại chất kết dính để tăng khả năng chống chịu với môi trường. - Thay đổi quan hệ chiều dày và chiều rộng thanh ghép của ván lõi. - Thực hiện các giải pháp biến tính của gỗ Bồ đề. Căn cứ vào những ưu điểm của Block board, căn cứ vào đặc điểm, tính chất của gỗ Bồ đề, kế thừa kết quả nghiên cứu trong những đề tài, luận văn tốt nghiệp của những khoá trên chúng tôi thấy muốn nâng cao về tính chất cơ học của ván để nó đáp ứng được yêu cầu sử dụng, thì phải cần nghiên cứu được sự ảnh hưởng của áp suất ép là giải pháp hợp lý hiện nay để nâng cao chất lượng ván được tốt hơn. Chính vì vậy, được sự đồng ý của Hội đồng khoa hoc nhà trường, của khoa Chế biến lâm sản tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Block board từ nguyên liệu gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis – Pierre) ” Chương I: tổng quan 1.1. Tổng quan về ván Block board, ván ghép thanh có phủ bề mặt và ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Block board. 1.1.1. Tổng quan về ván ghép thanh a. Khái niệm về ván ghép thanh Ván ghép thanh là một loại sản phẩm ván nhân tạo thu được bằng cách ghép các thanh gỗ có kích thước nhỏ và ngắn lại với nhau nhờ sự tham gia của chất kết dính (nếu có) và các thông số chế độ ép nhất định. Ván ghép thanh có rất nhiều dạng với nhiều tên gọi khác nhau. Nếu định nghĩa theo tiêu chuẩn BS 6100-1984, ván ghép thanh phân chia thành một số loại chủ yếu sau: Ván ghép thanh lõi đặc không phủ mặt (Laminated Board và Finger joint sawntimber); Ván ghép thanh khung rỗng (Veneer Spaced Lumber); Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt (CorePlywood, Blockboard, Laminboard ). Đặc điểm chung của các loại ván này là đa dạng về kích thước, không kén chọn nguyên liệu, công nghệ sản xuất đơn giản, phạm vi sử dụng rộng. Một số ưu điểm chủ yếu của các loại ván ghép thanh: Có thể sử dụng nguyên liệu để sản xuất từ gỗ có đường kính nhỏ, độ bền cơ học thấp (dạng Blockboard); Có thể nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ; Sản phẩm đồng đều về độ ẩm, đa dạng và ổn định về kích thước; Linh động khi liên kết và lắp ghép. Tạo ra sản phẩm có diện tích có bề mặt lớn. Hiện nay, loại hình sảns phẩm ván ghép thanh không dán phủ bề mặt sản xuất ít hơn các loại hình sản phẩm ván ghép thanh khác, do yêu cầu chất lượng bề mặt thanh ghép tương đối cao, màu sắc đồng đều nên tỷ lệ lợi dụng không cao. Ván ghép thanh khung rỗng do cấu trúc của sản phẩm là rỗng nên loại sản phẩm này thường có độ bền uốn tĩnh không cao, đặc biệt khi chịu lực ở dạng tấm phẳng. Mặc dù vậy, ván ghép thanh khung rỗng vẫn đang được sản xuất với một khối lượng rất lớn. Xu hướng trong những năm tới ván ghép thanh không dán phủ bề mặt chủ yếu sẽ là dạng ghép ngón (Finger Joint Sawntimber) và ván ghép thanh có phủ bề mặt (Core Plywood, Blockboard, Laminboard) sẽ là hai loại hình sản phẩm được sản xuất phổ biến ở các nước đang phát triển cũng như ở Việt Nam. b. Lịch sử nghiên cứu ván ghép thanh Trên thế giới Trên thế giới công nghệ sản xuất ván ghép thanh được biết rất sớm. Ván ghép thanh là một loại hình ván nhân tạo xuất hiện đầu tiên tại Mỹ từ năm 1950 có tên chung là Laminated Board, nhưng nó chỉ phát triển mạnh từ sau năm 1970 của thế kỷ XX. Vùng có khối lượng lớn nhất thế giới là Châu Âu và Châu Mỹ. ở Châu á, Nhật Bản là nước sản xuất ván ghép thanh nhiều nhất sau đó đến Hàn Quốc, Triều Tiên và Inđônêxia… ở Việt Nam Đối với nứơc ta hiện nay nghiên cứu và sản xuất ván ghép thanh mới chỉ là bước đầu. Đặc biệt là các loại gỗ có đường kính lớn ngày càng hạn hẹp, vì vậy việc tìm kiếm những chủng loại gỗ có tính chất phù hợp cho sản xuất ván ghép thanh là sự quan tâm cần thiết. Sau năm 1985 ván ghép thanh được sản xuất tại Công ty Satimex – Thành Phố Hồ Chí Minh. ở Miền Bắc, ván ghép thanh được sản xuất tại Công ty lâm sản Yên Bái (chủ yếu ở dạng Laminated Board và đạng Direct Joint). Hiện nay công nghệ sản ván nhân tạo ở nước ta nói chung và ván ghép thanh nói riêng đã được quan tâm và phát triển mạnh mẽ ở các tỉnh phía Nam như: Bình Định, Đồng Nai, Thành Phố Hồ Chí Minh… 1.2. Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt (Blockboard) Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt là sản phẩm thu được bằng cách dán ép các tấm ván mỏng (veneer) lên cả hai mặt của tấm gỗ ghép (ván lõi) với sự tham gia của chất kết dính trong những điều kiện nhất định. 1 2 Hình 1.1. Ghép thanh theo phương pháp Blockboard. 1 – Ván mỏng bề mặt. 2 – Tấm ván lõi. Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt chia thành hai loại “Blockboard” và “Laminboard”. Hai loại này khác nhau chủ yếu về kích thước chiều rộng của các thanh thành phần để tạo nên ván lõi. “Blockboard”: là sản phẩm thu được bằng cách dán phủ một hoặc hai lớp ván mỏng lên hai bề mặt của ván lõi. Ván lõi được ghép từ các thanh gỗ xẻ có kích thước, ngắn, các cạnh được bào nhẵn và được liên kết với nhau theo chiều rộng và chiều dài thanh. Các thanh gỗ xẻ để tạo lên thanh lõi có chiều rộng từ 7 – 30 mm, chiều dày phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm, thông thường chiều dày sản phẩm bằng:16, 19, 22, 25, 30 mm (theo đơn đặt hàng). Cấu trúc của “Blockboard” có thể khác nhau phụ thuộc vào số lớp ván mỏng dán mặt và chiều thớ của các lớp ván mỏng so với lớp lõi. Theo kể quả nghiên cứu của Kotka of Forestry and Wood Technology, Finland, hiện nay sản phẩm dạng “Blockboard” có 4 loại như sau: - Loại A: 5 lớp AA – Lõi – AA - Loại B: 5 lớp AB – Lõi – BA - Loại C: 5 lớp BA – Lõi – AB - Loại D: 5 lớp D – Lõi – D (Các loại ván mỏng A và B thường có chiều dày từ 1,4 – 1,5 và ván mỏng D có chiều dày từ 2,2 – 2,4 mm. Ván A và ván D có chiều thớ gỗ trùng với chiều rộng của sản phẩm, ván B có chiều thớ gỗ trùng với chiều dài của sản phẩm). “Laminboard” là dạng sản phẩm có dạng tương tự như “Blockboard”. Sự khác nhau chủ yếu của “Laminboard” và “Blockboard” là kích thước thanh lõi thành phần. Các thanh lõi thành phần để sản xuất “Laminboard” có chiều rộng rất nhỏ thường biến động từ 1,5 – 7,0 mm (đo theo phương tiếp tuyến). Giá thành chế tạo “Laminboard” cao hơn so với “Blockboard”, chính vì vậy ngày nay sản xuất rất ít, nó chỉ được sản xuất cho các công trình sử dụng tấm phẳng, rộng, có khả năng chịu lực cao. Ưu điểm của ván Blockboard: Dễ nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, các thanh ghép thành phần có thể tạo ra từ: lõi gỗ bóc, các tấm gỗ xẻ khuyết tật (nứt, biến màu, cong…), gỗ có đường kính nhỏ, gỗ xẻ có chât lượng thấp; Yêu cầu chất lượng thanh không cao, cho phép sử dụng cả những thanh gỗ xẻ có các mắt sống, biến màu; Chiều dài thanh không hạn chế; Sản phẩm sau khi phủ bề mặt có độ bền cao, ít biến dạng trong khi sử dụng; Phương pháp sản xuất đơn giản, vốn đầu tư cho sản xuất thấp hơn so với các phương pháp khác. 1.3. Sơ lược công nghệ ép ván phủ mặt 1.3.1. Tráng keo Đối với ván ghép thanh có phủ bề mặt bằng ván mỏng, thường tráng keo lên bề mặt các tấm ván trước khi ép phủ. Màng keo phải mỏng và đều liên tục, hạn chế tối đa màng keo bi khô, bị đóng rắn trước khi ép. Lượng keo tráng lên bề mặt ván mỏng phụ thuộc vào: chất lượng bề mặt ván, loại keo, phương pháp tráng. Lượng keo tráng thông thường: 120 – 180 g/m2. 1.3.2. Xếp ván Quá trình xếp ván lên lớp lõi thường thực hiện theo nguyên tắc chiều thớ vuông góc (các lớp ván mặt và ván lõi có chiều thớ gỗ vuông góc với nhau).Yêu cầu với công đoạn xếp ván: Không được xê dịch các tấm ván trong quá trình xếp; Hạn chế tối đa màng keo bị khô, bị đóng rắn trước khi ép 1.3.3. ép ván ép ván lõi có thể thực hiện theo phương pháp ép nguội hoặc phương pháp ép nhiệt. Phương pháp ép nguội đơn giản hơn, song về chất lượng và năng suất không cao bằng phương pháp ép nhiệt. Bởi vì, khi ép nhiệt dưới tác dung của nhiệt độ ép cao, độ nhớt của keo giảm nhanh, tăng khả năng dàn trải của keo trên bề vật dán. Đồng thời cũng dưới tác dụng của nhiệt độ, mô đun đàn hồi của gỗ giảm làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các bề mặt dán ép. +) Nhiệt độ ép là : 110 – 1250C đối với keo DYNOKOLL P511A; +) áp suất ép: 1,0 – 1,2 MPa; +) Thời gian ép: 0,8 – 1,0 phút/mm chiều dày ván phủ mặt. P, MPa τ, Phỳt τ5 τ4 τ3 Hình 1.1. Biểu đồ ép ván phủ mặt Trong đó: t3 - thời gian tạo áp suất ép max; t4 – thời gian duy trì áp suất ép max; t5 – thời gian giảm áp. 1.3.4. Làm nguội Sau khi ép nhiệt trong tấm ván có nhiệt độ rất cao, độ ẩm nhỏ, tính chất cơ học, vật lý của ván chưa ổn định, ở tâm tấm ván mức độ đóng rắn của keo chưa đạt 100%; chúng ta không thể gia công ngay sau khi ép. Công đoạn làm nguội nhằm tạo ra sự cân bằng về nhiệt-ẩm của ván với môi trường và ổn định tính chất của ván. Trong thời gian xử lý các tấm ván yêu cầu phải được xếp phẳng, các bề mặt phải được tiếp xúc tốt với môi trường không khí. 1.3.5.Rọc cạnh Mục đích loại bỏ cạnh ván (vùng có chất lượng thấp, đồng thời tạo ra sản phẩm có kích thước bề mặt theo kích thước tiêu chuẩn. 1.3.6. Đánh nhẵn Sau khi ép, bề mặt ván thường có chất lượng không cao. Đồng thời, chiều dày ván thường không đều. Do đó, công đoạn đánh nhẵn bắt buộc phải được thực hiện. 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Nguyên liệu ván lõi: gỗ Bồ đề được khai thác tại Kim Bôi – Hoà Bình, với độ tuổi 8 năm. - Nguyên liệu ván phủ mặt: gỗ Sồi Trắng mua tại Cầu Đuống – Hà Nội. - Chất kết dính: sử dụng keo Urea –formalđehyde (U-F) của hãng DYNEA dùng cho ép ván lõi và keo Dynokoll WG 211 là loại keo PVAc (Polivinyl acetate) ép phủ bề mặt. - Máy và thiết bị: sử dụng các máy và thiết bị tại Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, phòng thí nghiệm Khoa Chế biến lâm sản – Trường Đại học Lâm Nghiệp. - Sản phẩm: là loại ván Blockboard có phủ bề mặt có kích thước 50 x 50 x t mm, được ghép tù các thanh cơ sở có độ ẩm đạt từ 8 – 12%. - Phạm vi nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng ván Blockboard từ nguyên liệu gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis – Pierre). 1.5.Mục tiêu, phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa của đề tài 1.5.1. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được sự ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng ván Blockboard từ nguyên liệu gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis – Pierre) để sản phẩm tạo ra có thể sử dụng trong sản xuất đồ mộc thông dụng. 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu Căn cứ vào nội dung nghiên cứu của đề tài và điều kiện tiến hành tôi chọn phương pháp nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm và sử dụng lý thuyết thống kê toán học để xử lý số liệu. Các tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm: - Tiêu chuẩn về vị trí cắt mẫu: UDC 647-419:531.71; GB 5851-86; - Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá độ cong vênh của ván: UDC 647-419:531.71; GB 5855-86; - Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá độ ẩm của ván: UDC 647-419:543; GB 5852-86; - Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá khối lượng thể tích của ván: UDC 647-419:543; GB 586-86; - Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá độ trương nở chiều dày: UDC 647-419:543; GB 586-86; -Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá độ bền kéo trượt màng keo của ván: UDC 647-419:620.176; GB 5854-86; - Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá độ bền uốn tĩnh: UDC 647-419:620.174; GB 5853-86. 1.5.3. ý nghĩa khoa hoc và ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Blockboard từ nguyên liệu gỗ Bồ đề là vấn đề có ý nghĩa cả về khoa học và thực tiễn. Việc chỉ ra được sự ảnh hưởng của áp suất ép hợp lý sẽ là cơ sở cho việc nghiên cứu tiếp theo của loại ván này. Đồng thời nó cũng là cơ sở để tham khảo khi tiến hành sản xuất ván Blockboard. Ván Blockboard là một sản phẩm còn rất mới mẻ, do đó nghiên cứu về loại ván này có ý nghĩa hết sức thiết thực, với áp suất hợp lý sẽ tạo ra được những sản phẩm Blockboard có chất lượng phù hợp với mục đích sử dụng đồng thời đảm bảo được năng suất của dây chuyền. 1.5.4. Các yếu tố thay đổi áp suất thay đổi từ 1,3 – 1,5 MPa. 1.6. Cấu trúc đề tài - Chương I: Tổng quan - Chương II: Cơ sở lý luận - Chương III: Thực nghiệm - Chương IV: Đánh giá kết quả - Chương V: Kết luận và kiến nghị Chương II: Cơ sở lý luận 2.1. Yêu cầu về nguyên liệu trong sản xuất ván Blockboard 2.1.1. Nguyên liệu gỗ - Gỗ phải còn tươi (thời gian chặt hạ tới khi sản xuất nhỏ hơn 1 tháng); - Độ ẩm nguyên liệu: 40 – 60% - Gỗ không bị mục, mọt. Bảng 2.1. Tính chất cơ, vật lý của gỗ Bồ Đề Tính chất Trị số Khối lượng thể tích (g/cm3) γ% = 0.43 γ12% = 0.45 γk = 0.40 Tỷ lệ co rút (%) Ÿxt = 3.68 Ÿtt = 8.02 Ÿv = 10.69 Tỷ lệ dãn nở (%) Ÿxt = 3.76 Ÿv = 0.65 Cường độ uốn tĩnh (105N/m2) δ = 674.88 Môdul uốn tĩnh (108N/m2) E = 69.63 Cường độ kéo dọc thớ (105N/m2) δdt = 1505.56 Cường độ kéo ngang thớ (105N/m2) δKNXT = 41.08 δKNTT = 30.85 ứng suất tách (N/cm) δTXT = 122.13 δTTT = 144.40 Độ cứng tĩnh (108N/m2) HXT = 319.36 HTT = 4132.357 Hm/c ngang = 411.06 2.1.2. Chất kết dính. Yêu cầu đối với chất kết dính dùng để ghép các thanh ghép: - Hàm lượng khô: ≥ 50%; - Độ nhớt: ≥ 4000 mPas; - Geltime: 60 – 100 giây. Yêu cầu đối với chất kết dính dùng để dán phủ bề mặt: - Hàm lượng khô: ≥ 40%; - Độ nhớt: ≥ 400 mPas; - Geltime: 40 – 80 giây. - Hàm lượng Formaldehyde tự do trong keo: < 0,3%. Việc sử dụng keo PVAc dùng ép ván lõi và keo Urea – formaldehyde dùng ép phủ bề mặt của hãng DYNE hoàn toàn phù hợp và đạt yêu cầu ván ghép thanh Blockboard. 2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván mỏng Chất lượng ván mỏng phụ thuộc rất nhiều yếu tố có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau: y = f1 (x1, x2, x3) Trong đó: x1 - chất lượng ván mỏng; x1 - các yếu tố thuộc về nguyên liệu; x2 - các yếu tố thuộc về thiết bị; x3 - các yếu tố thuộc về công nghệ. Chất lượng ván mỏng dùng trong sản xuất ván dán nói chung, ván Blockboard nói riêng được đánh giá bằng các chỉ tiêu: - chiều sâu vết nứt (%) - tần số vết nứt (vết/cm) - sai số chiều dày ván mỏng theo tiết diện ngang và quỹ đạo (%) Trong đó chỉ tiêu về chiều sâu vết nứt là quan trọng nhất, do chiều sâu vết nứt ảnh hưởng đến lượng keo dùng khi ép ván và quyết định đến lượng mối dán sau này…Chiều sâu vết nứt chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố: H = f2 (kγ, T0, MC, ∆t, D, t,…) Trong đó: H - chiều sâu vết nứt của ván mỏng; kγ - ảnh hưởng của cấu tạo gỗ; MC - ảnh hưởng của độ ẩm gỗ; ∆t - ảnh hưởng của mức độ nén; D - ảnh hưởng của đường kính khúc gỗ bóc; t - ảnh hưởng của chiều dày ván. 2.1.4. Nguyên tắc hình thành ván Ván mỏng được tạo ra bằng phương pháp bóc hoặc xẻ lạng. Cách xếp các lớp ván mỏng khác với ván dán thông thường. Số lớp ván mỏng không yêu cầu là số lẻ. Các lớp ván mỏng có chiều thớ song song với nhau. Dán các lớp ván mỏng có cùng mặt trái với mặt trái, mặt phải với mặt phải, chiều dày ván mỏng đồng đều từ ngoài vào trong hoặc giảm dần từ trong ra ngoài. Giữa các lớp ván mỏng bao giờ cũng tồn tại ít nhất một màng keo. 2.1.5. Lý thuyết dán dính Theo lý thuyết dán dính thì hai vật có thể dính với nhau nhờ một số lực sau: Lực hấp dẫn: Hai vật thể dù gần hay xa nhau vẫn có lực hấp dẫn. Nếu hai vật có khoảng cách bằng không thì lực hấp dẫn là lớn nhất. Lực này khó hình thành vì không có vật thể nào nhẵn tuyệt đối. Vậy lực hấp dẫn là rất nhỏ. Lực liên kết vật lý: Các phần tử cực tính giữa keo và gỗ, sau khi dán dính có sự sẵp xếp lại các điện cực (trong khoảng cách đủ gần, thuận lợi). Lực này cũng không lớn nếu các điều kiện thay đổi. Lực liên kết hoá học: được hình thành trong mối dán nhờ sự liên kết giữa các chất phủ bề mặt và các phân tử keo qua các cầu nối hoá học, chủ yếu là các cầu nối: -CH2; -CH2-O-CH2-,… Lực liên kết này phụ thuộc vào các cầu nối. Vì thế tất cả các điều kiện làm thế nào cho mối liên kết hoá học được thực hiện một cách triệt để nhất. Quá trình hình thành liên kết: Khi khoảng cách đủ nhỏ thì tạo ra được lực hấp dẫn và vật dán hình thành liên kết tĩnh điện, thực chất nó là sự sắp xếp lại các phần tử có cực tính theo quy luật nào đó. Sự sắp xếp của các phần tử tĩnh điện phụ thuộc vào cấu trúc phân tử và các điều kiện tác động từ bên ngoài, số lượng điện tích không khống chế được. Chính vì vậy trong quá trình dán dính ta không theo đuổi con đường tăng liên kết bằng cách tăng lực liên kết tĩnh điện. Khi có khoảng cách đủ gần, điều kiện phản ứng thuận lợi thì liên kết hoá học hình thành. Vì vậy, áp suất ép phủ bề mặt là một trong những thông số công nghệ không thể thiếu và thực sự quan trọng. 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván 2.2.1. ảnh hưởng của nguyên liệu Ván ghép thanh lõi đặc phủ bề mặt có yêu cầu khắt khe về nguyên liệu do nguyên tắc hình thành ván và yêu cầu về chất lượng sản phẩm rất cao. Các tám ván phải có tính chất cơ, lý tương đối đồng đều. Ngoài ra nó còn phải là một dải liên tục; đòi hỏi chất lượng ngoại quan; bề mặt sản phẩm nhẵn, phẳng, không phồng rộp, biến màu, không có mắt, không có hiện tượng cacbon hoá bề mặt. Để nâng cao chất lượng sản phẩm hạn chế các khuyết điểm, chúng ta cần nghiên cứu những đặc điểm cấu tạo của gỗ. Trong thực tiễn, bất cứ loại gỗ nào cũng có khuyết tật, chúng chỉ khác nhau về mức độ ít hay nhiều. Gỗ đầu tiên phải đáp ứng được nhu cầu đó là phải tạo ra được ván mỏng liên tục trong quá trình bóc, lạng. Do đó, không phải bất kỳ loại gỗ nào cũng là nguyên liệu để sản xuất ván Blockboard có chất phủ bề mặ. Bởi vậy theo một số kết quả nghiên cứu thì chỉ có một số loại gỗ phù hợp như: Thông, Bồ Đề, Trám…Đây là các loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình, thẳng thớ, dễ tạo ra ván mỏng liên tục. Còn đối với các loại gỗ có khối lượng thể tích lớn để taọ ra được ván mỏng phải tiêu hao động lực lớn, khả năng tạo ván mỏng liên tục khó hơn. Mắt gỗ là loại khuyết tật tự nhiên của nhiều loại gỗ. Mắt gỗ ảnh hưởng tới quá trình tạo ván mỏng, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, tới công nghệ cắt gọt,…Tại nơi có mắt gỗ mật độ vật chất tập trung lớn nhất, khi bóc thường làm cho lưỡi cưa nhanh cùn, gãy, mẻ. Mặt khác, nó gây nên ứng suất không đều trên ván mỏng làm cho ván dễ bị rách trong quá trình cắt gọt cũng như trong quá trình sấy. Mắt gỗ: có các loại mắt gỗ là mắt sống, mắt chết và mắt mục. Mắt sống: mắt có gỗ của mắt và gỗ xung quanh liên hệ với nhau thành một khối. Màu sắc phần gỗ không khác với gỗ xung quanh hoặc có màu them đậm hơn. Mắt sống thường cứng, do đó gây khó khăn cho cưa xẻ, nhất là gỗ bóc và gỗ lạng. Đối với ván dán đặc biệt và ván dán loại một thì hạn chế số lượng mắt sống trên lớp mặt. Đối với ván dán thông thường thì không hạn chế số lượng mắt sống nhưng ở các loại ván đặc biệt thì người ta phải hạn chế số lượng mắt sống ở ván lớp mặt. Mắt chết: mắt mà phần gỗ của mắt tách rời với gỗ xung quanh, có thể nậy ra được, kết cấu của mắt vẫn còn nguyên vẹn. Mắt chết có thể bị rơi ra trong quá trình công nghệ, sau khi mắt bị rơi ra cần phải tiến hành vá ván, nếu mắt chết quá nhiều thì phải vá ván nhiều tạo nên khối lượng công việc lớn và giảm cường độ ván mỏng, ảnh hưởng đến chất lượng mối ván. Trong ván dán thông thường hạn chế số lượng mắt chết ở tấm ván mặt sau, đối với các loại ván dán đặc biệt không cho phép có mắt chết, hạn chế mắt chết ngay cả lớp ván gần mặt. Mắt mục: mắt mà phần gỗ của mắt bị mục phá hoại trở nên mềm xốp, làm giảm cường độ của ván. Mắt có thể bị mục một phần hoặc toàn bộ. Mắt mục ảnh hưởng nghiêm trọng đến phẩm chất gỗ cũng như chất lượng của ván. Theo quy luật phân bố của mắt, phần thân và gỗc mắt thường bé và ít, gỗ phẩm chất cao nhất. Phần ngọn mắt lớn và nhiều dùng nguyên cây làm trụ mỏ. Gỗ có nhiều mắt nên sử dụng làm trụ cầu, dầm xà lớn. Gỗ có mắt nếu tạo được vân thớ đẹp có thể làm ván lạng, hàng mộc cao cấp, mỹ nghệ,… Chiều thớ gỗ có ảnh hưởng không nhỏ tới chất lượng ván mỏng và mức độ đồng đều sản phẩm. Nếu gỗ tròn, thớ mỏng quá trình tạo ván mỏng dễ dàng, ít bị rách ván, kích thước ván ổn định, không bị cong vênh, nứt nẻ sau khi sấy. Ngược lại, khi gỗ có thớ không thẳng (xoắn, vặn thớ) khi bóc bề mặt ván bị xơ, xước do sợi gỗ bị kéo dứt. Ván thường cong, vênh, nứt do mức độ co rút khác nhau giữa các chiều trong quá trình sấy. Điều này tạo cho ván dễ bị cong, vênh vì không đối xứng qua đường trung tâm, dễ bị thấm keo ra bề mặt ván khi tráng. Tuy nhiên khi gỗ có chiều thớ xoắn, vận trong giới hạn nhất định, nó không làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Độ ẩm của gỗ: Độ ẩm của gỗ ảnh hưởng đáng kể đến quá trình bóc ván mỏng. Độ ẩm của nguyên liệu là đại lượng không cố định, phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Sự phụ thuộc đó biểu diễn bằng phương trình: Wcây = f (tuổi cây, thời kỳ chặt hạ,…) Độ ẩm của nguyên liệu quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng tới chất lượng ván mỏng. Tuổi cây: là yếu tố quyết định đến tính chất của ván mỏng và tính chất của ván Block board. Khi gỗ quá già làm hàm lượng xenlulô giảm dẫn đến gỗ giòn, hay gãy nứt. Độ cứng gỗ có ảnh hưởng lớn đến quá trình tạo ván mỏng, chất lượng tạo ván mỏng không đảm bảo, phức tạp cho công nghệ bóc. Hiện nay, thường dùng loại gỗ có độ cứng từ 300 - 600.105(N/cm3). Đường kính gỗ: trong quá trình bóc gỗ đường kính khúc gỗ giảm dần kéo theo quan hệ động học giữa dao bóc và gỗ bóc thay đổi dẫn đến chất lượng ván cũng thay đổi theo. Gỗ bóc có đường kính lớn thì độ thay đổi đường kính không lớn bằng đối với khúc gỗ bóc có đường kính nhỏ nên chiều sâu vết nứt cũng nhỏ hơn. Như vậy do đặc thù của công nghệ bóc ảnh hưởng của đường kính khúc gỗ bóc càng giảm thì chiều sâu và sai số chiều dày càng tăng. Việc dùng gỗ bóc có đường kính lớn không chỉ nâng cao tỉ lệ lợi dụng gỗ mà còn tạo được ván mỏng có chất lượng tốt. Qua khảo sát rút được mối quan hệ giữa đường kính gỗ và tỉ suất ván mỏng thể hiện ở bảng sau: D(cm) P(%) D(cm) P(%) 45 94.0 30 87 40 92.5 25 80 35 90.4 20 69.5 Cấu tạo gỗ: cấu tạo gỗ được tổng hợp và bị ảnh hưởng của nhiều nhân tố và được mô tả bằng mối quan hệ sau: Cấu tạo gỗ = f (tia gỗ, lỗ mạch, vùng gỗ sớm, gỗ muộn,…) Cấu tạo gỗ không những ảnh hưởng đến chất lượng ván mỏng, hiệu suất ván mỏng mà còn ảnh hưởng tới chất lượng và cường độ ván. Trong đó ảnh hưởng đáng quan tâm nhất là độ rỗng của gỗ. Độ rỗng của gỗ được xác định theo công thức: V = 1 – 0.648γ Đỗ rỗng của gỗ là do các ống mạch và khoảng cách các mixen tạo thành. Các loại gỗ khác nhau cho ta các độ rỗng khác nhau. Qua phân tích và thực nghiệm người ta đưa ra yêu cầu chung đối với gỗ tròn: γgỗ: 0.4 – 0.6(g/cm3). Đường kính đầu nhỏ: d ≥18 (cm). Độ thót ngọn: c ≤2 (cm/m). Độ tròn đầu: k ≥0.7 Độ cong: f ≤2% Gỗ phải tươi không nứt đầu, không rỗng ruột, không mục, mọt, thẳng thớ, mắt sống ít, dễ bóc, không ảnh hưởng đến khả năng dán dính. 2.2.2. ảnh hưởng của keo dán Keo dán đóng vai trò tác nhân liên kết các tấm ván mỏng vói nhau. Mối liên kết này tốt hay xấu phụ thuộc vào chất lượng của keo dán khi các điều kiện khác cố định. Keo dán tốt tức là hàm lượng khô đạt tiêu chuẩn, độ pH, độ nhớt phù hợp, thời gian sống, geltime và các thông số khác phù họp với công nghệ sản xuất. Một trong những thông số này không thoã mãn nó sẽ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Loại keo: với cùng một loại sản phẩm khi ta sử dụng các loại keo khác nhau thì chất lượng mối dán khác nhau. Trong sản xuất ván Blockboard người ta sử dụng 2 loại keo: keo Urê – Formaldehyde (U-F) và keo Penon – Formaldehyde ( P – F). Tuỳ thuộc vào yêu cầu sản phẩm mà người ta sử dụng loại keo nào cho hợp lý. Keo U – F thường có màu trắng đục hàm lượng formaldehyde nhỏ ít độc hại đến con người, giá thành rẻ, cường độ bám dính cao, khoảng nhiệt độ đóng rắn lớn. Keo P-F có khả năng chịu được điều kiện môi trường khắc nhiệt. Hàm lượng khô: là hàm lượng keo thực tế có trong dung dịch keo. Khi hàm lượng keo quá thấp tức là lượng keo khô thực tế có trong dung dịch nhỏ, mức độ liên kết của màng keo yếu làm cho chất lượng mối dán giảm. Mặt khác khi hàm lượng khô (HLK) trong keo nhỏ, độ nhớt của keo thấp, khi tráng keo làm tăng độ ẩm của phôi. Khi ép nhiệt, lượng ẩm quá lớn dễ gây nổ ván. Thông thường keo dùng để sản xuất ván Blockboard có hàm lượng khô từ 55 – 65%. Đặc biệt trong sản xuất ván Blockboard do bản chất mối liên kết là liên kết mặt nên hàm lượng khô đòi hỏi không cao như trong sản xuất ván dăm, nhưng nó yêu cầu keo phải có khả năng dàn trải tốt. Độ nhớt của keo: nếu độ nhớt của keo quá lớn thì quá trình bôi tráng keo rất khó khăn, màng keo khó chạy đều liên tục do đó chất lượng mối dán giảm. Ngược lại nếu độ nhớt keo quá thấp thì khả năng bôI tráng dễ dàng song lượng keo thấm vào vật dán tăng lên, khi dán ép dễ bị tràn ra ngoài làm giảm chất lượng của ván. Hơn nữa, nó làm cho độ ._.